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Artìculo Revista de aplicaciones de la ingenieria
Mes, 2018 [Uso de ECORFAN]
Dimensionamiento, instalación y puesta en marcha de un Biodigestor de la
Empresa Grupo AIPIR en la Granja de San Juan Ixtenco Tlaxcala.
FLORES RAMÍREZ-Oscar†, HUESCA LAZCANO- Erick Eduardo2, SANCHEZ COLOAPA-Mario
3
RAMÍREZ SILVA-Juan Carlos4.
[email protected], [email protected]
3,
Universidad Politécnica de Amozoc, Av. Ampliación Luis Oropeza No. 5202, Col. Las Vegas, Amozoc, Puebla. C.P. 72980
(Enviado: Agosto, 10, 2018); Aceptado (Indicar Fecha de Aceptación: Uso Exclusivo de ECORFAN)
___________________________________________________________________________________________________
Artìculo Revista de Aplicaciones de la Ingenieria
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FLORES RAMÍREZ-Oscar†, HUESCA LAZCANO-Erick Eduardo2,
SANCHEZ COLOAPA-Mario3 RAMÍREZ SILVA-Juan Carlos4.
Dimensionamiento, instalación y puesta en marcha de un Biodigestor de la
Empresa Grupo AIPIR en la Granja de San Juan Ixtenco Tlaxcala. 2018
Resumen
Es necesario que todos utilicemos las energías
propias y naturales que tenemos a nuestro alcance;
energías renovables como la energía solar, la
energía de la biomasa o el biogás que genera
el gas metano. Una de las principales afectaciones
en materia de salud y ambiental en las poblaciones
rurales son la generación de los residuos ganaderos
generados por las granjas y criaderos de cerdo,
bobino, caprino, etc., que son tirados en barrancas,
ríos y lagunas, esta materia orgánica se
descompone, produciendo gases que escapan a la
atmosfera o se dispersan en el suelo, produciendo
líquidos que se infiltran en el suelo llegando a los
nacimientos y pozos de agua, produciendo un
residuo descompuesto mineralizado y compactado
contaminando el agua. El objetivo principal de este
trabajo consiste en el dimensionamiento e
instalación de un biodigestor Tipo Hongo de 6 m3,
el cual se colocó en la granja San Juan, ubicada en
Ixtenco, Tlaxcala donde se generan 39.45 kg de
residuos ganaderos al día para la producción de
biogás y su utilización como combustible para
cocinar, el retorno de inversión es de
aproximadamente 14 meses.
Palabras clave: Biomasa, biodigestor, biogás,
energía, combustible.
Abstract
It is necessary that we all use our own natural
energies that we have at our disposal; renewable
energies such as solar energy, biomass energy or
biogas generated by methane gas. One of the main
effects on health and environmental issues in rural
populations is the generation of livestock waste
generated by farms and pig farms, bovine, goat, etc.,
which are thrown into ravines, rivers and lagoons,
this material Organic decomposes, producing gases
that escape into the atmosphere or disperse in the
soil, producing liquids that infiltrate the soil,
reaching births and water wells, producing a
decomposed mineralized and compacted waste
contaminating the water. The main objective of this
work is the sizing and installation of a 6 m3
mushroom-type biodigester, which was placed in the
San Juan farm, located in Ixtenco, Tlaxcala, where
39.45 kg of livestock waste is produced per day for
the production of biogas and its use as fuel for
cooking, the return on investment is approximately
14 months.
.Keywords: Biomass, biodigester, biogas,
energy, fuel.
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Citacion: FLORES RAMÍREZ-Oscar†, HUESCA LAZCANO- Erick Eduardo2, SANCHEZ COLOAPA-Mario
3
RAMÍREZ SILVA-Juan Carlos4. Dimensionamiento, instalación y puesta en marcha de un Biodigestor de la Empresa
Grupo AIPIR en la Granja de San Juan Ixtenco Tlaxcala. Revista de Aplicaciones de la Ingenieria. 2018, 1-1: 1-11
* Correspondencia del Autor ([email protected]) † Investigador contribuyendo como primer autor
© ECORFAN-(Indicar el país de publicación) www.ecorfan.org
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I. Introducción
Estudios realizados por el censo de población y
vivienda (INEGI, 2010) han arrojado que el
41.2% de las población en Puebla, utilizan leña
para cocción de los alimentos debido a la baja
disponibilidad de hidrocarburos provocando
consecuencias en la salud humana,
principalmente a las mujeres por la inhalación
de humo.
Además, anualmente las granjas de cerdos
generan millones de toneladas de residuos
ganaderos (eses), generando dos problemas: la
primera descomposición de la materia orgánica
que provoca malos olores y atracción de moscas
causando infecciones intestinales y
enfermedades por parásitos (Salmonella,
Shigella, Escherichia, Vibrio, Campylobacter y
Yersinia), el segundo es la necesidad de reducir
emisiones de gases de efecto invernadero
especialmente dióxido de carbono (CO2) y
metano (CH4). Este problema ha generado la
necesidad de desarrollar e implementar nuevos
métodos tecnológicos y ecológicos, eficientes
para reducir emisión de gases de efecto
invernadero por la descomposición de
excremento y la cocción de alimentos. La
fermentación anaeróbica de residuos agrícolas y
ganaderos es una de las alternativas viables para
mitigar los problemas ya mencionados.
El uso del biodigestor es una alternativa
ecológica y tecnológica de diseño sencillo que
ayuda a mitigar estos problemas ambientales y
producir beneficios económicos, al generar
biogás que es usado como energía calorífica
para la cocción de alimentos y calentamiento de
agua además de obtener un fertilizante rico en
nutrientes para la tierra y cosechas de los
campesinos.
La empresa Grupo Aipir ubicada en Calle
Reforma # 400, Barrio de Tzocuilac, Tecali de
Herrera, Puebla se consolido hace 13 años. La
empresa oferta diversos productos y servicios
entre ellos la venta e instalación de los
biodigestores dentro y fuera del Estado de
Puebla. El presente trabajo consiste en el
dimensionamiento e instalación de un
biodigestor Tipo Hongo de 6 m3, el cual se
colocó en la granja San Juan, ubicada en
Ixtenco, Tlaxcala donde se generan 39.45 kg de
residuos ganaderos al día.
Objetivos
Objetivo General
Dimensionar, Instalar y poner en marcha un
biodigestor de 6 m3 tipo hongo de la empresa
Aipir, para producción de biogás y biol en una
granja de cerdos San Juan en Ixtenco, Tlaxcala,
mejorando las condiciones de vida de sus
habitantes.
Objetivos Específicos
Recabar datos del lugar como es la
cantidad y tipo de animales de la granja
Realizar el dimensionamiento del
biodigestor de 6 m3.
Realizar la instalación del biodigestor.
Poner en marcha el biodigestor.
Hipótesis
Los Biodigestores son un tipo de tecnología
limpia que al utilizarla ayuda a disminuir los
problemas provocados por la acumulación de
estiércol en granjas de cerdo, como lo son
enfermedades por paracitos. Esta tecnología
genera en su proceso de descomposición de la
materia dos productos importantes: El primero
es el biogás que puede sustituir la combustión
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de leña y/o de gas LP y el segundo es el biol, un
fertilizante orgánico que puede sustituir el uso
de fertilizantes químicos.
Justificación
El crecimiento continuo de la población ha
generado un incremento en la demanda
energética y alimenticia, resultado por el
desarrollo que ha tenido México, generando un
gran aumento de problemas ambientales
(contaminación de suelos, agua, aire).
México en el sector energético está apoyando,
priorizando y orientando a los inversionistas
mediante programas, planes y metas para la
generación de nuevas tecnologías de energías
renovables como es el uso de la biomasa,
aunque todavía hay barreras importantes para la
realización de los proyectos. (Sener, 2014)
citado por (Maximiliano, 2015) dice que en
México la biomasa aporta el 42 % del total de
la energía prima.
La ley para el Aprovechamiento de Energías
Renovables y el Financiamiento de Transición
Energética (Laerte, 2012) con base en el
Artículo 17 tiene como preceptiva la impulsión
del uso de energías renovables. El uso de
biomasa para la producción de gas metano
conlleva a múltiples beneficios como la
mitigación de emisión de gases de efecto
invernadero.
El uso de la tecnología de los biodigestores
aplicado en las granjas de las zonas rurales, no
solo da una buena calidad de vida para los
habitantes donde está instalada, si no que evitan
la contaminación de suelos y a mitigar las
enfermedades intestinales por parásitos
generadas por los malos olores y atracción de
moscas de los cuales gran parte de la población
no cuentan con servicio de salud, además de
que en un enfoque más ecológico reduce el uso
de leña para uso doméstico de la cual también
generan contaminación y enfermedades
pulmonares.
II. Marco Teórico
Biodigestores
La biomasa es una alternativa ecológica que
produce beneficios económicos para el sector
agropecuario, al generar biogás que es usado
como energía calorífica para la cocción de
alimentos y calentamiento de agua, además, de
obtener un fertilizante rico en nutrientes para la
tierra y cosechas de los campesinos.
Un biodigestor es una cámara hermética donde
se acumulan residuos orgánicos (vegetales o
excremento de animales) mediante un proceso
natural de bacterias (anaerobias) presentes en
los excrementos que descomponen el material
contenido en metano y en fertilizante. Existen
diferentes tipos de biodigestores, su diseño
depende a las necesidades del lugar
determinado, puede ser vertical u horizontal de
acuerdo al tipo de proceso empleado, en la
figura 10 se muestra el esquema general de un
biodigestor.
Se clasifican en dos tipos:
descarga continuamente para que la producción
de gas y fertilizante se haga sin interrupciones.
producción de gas y fertilizantes sólo puede ser
continuado o reiniciado una vez que haya
ocurrido la carga y descarga del total del
contenido de materia prima del biodigestor.
Estructura de un biodigestor.
Existen muchas variaciones en el diseño del
biodigestor. Algunos elementos que
comúnmente se incorporan son:
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Cámara de fermentación: El espacio
donde se almacena la biomasa durante el
proceso de descomposición.
Cámara de almacén de gas: El espacio
donde se acumula el biogás antes de ser
extraído.
Pila de carga: La entrada donde se
coloca la biomasa.
Pila de descarga: La salida, sirve para
retirar los residuos que están gastados y
ya no son útiles para el biogás, pero que
se pueden utilizar como abono
(bioabono).
Agitador: Desplaza los residuos que
están en el fondo hacia arriba del
biodigestor para aprovechar toda la
biomasa.
Tubería de gas: La salida del biogás. Se
puede conectar directamente a una estufa
o se puede transportar por medio de la
misma tubería a su lugar de
aprovechamiento.
Figura 1. Esquema de un biodigestor.
Fuente:https://www.aboutespanol.com/que-es-un-
biodigestor-3417683
Biodigestor Tipo Hongo
Es un contenedor hermético, carente de oxígeno
dentro del cual se coloca la materia orgánica a
fermentar, mezclado en una determinada
proporción con agua. El biodigestor está
equipado con un sistema de conducción el cual
trasladara el biogás proveniente del reactor
hacia la parrilla, pasando por una válvula de
alivio (trampa de agua (H2O)), una Trampa de
Ácido Sulfhídrico (H2S) en su interior se
encuentra con lana de acero que evitara el mal
olor. Un dispositivo para carga de la materia
orgánica y descargar del residuos donde se
almacena el biol; el cual es un líquido que
conserva todos los nutrientes que enriquecen la
fertilización de sus cultivos
Partes que Constituyen un Biodigestor tipo
Hongo
Un biodigestor es un contenedor hermético
carente de oxígeno, dentro del cual se coloca la
materia orgánica a fermentar, mezclado en una
determinada proporción con agua. Puede estar
equipado con un dispositivo para captar y
almacenar el biogás, un alimentador y descarga
la materia prima, como se muestra en la figura
2.
Figura 2: Partes del biodigestor
Fuente: Empresa Grupo AIPIR
Componentes del biodigestor tipo Hogo:
1. Base: Soporte tipie de fierro macizo con
dimensiones de 1.10 m. de alto por 50 cm. De
diámetro, el cual soportara el alimentador y
estiércol a ingresar
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2. Alimentador: Contenedor de polietileno
Poly-Flex® LLDPE 40 mil certificada de 1.00
mm de espesor reforzada con electromalla
(estructura metálica galvanizada) en el cual se
verterá el estiércol mezclado con agua.
3. Tubo de entrada: Se trata de la conexión
directa entre el alimentador y el reactor con una
“Y” intermedia.
4. Reactor biológico: es colocado sobre piso
con un alma de acero inoxidable y un domo en
la parte superior para almacenamiento de
biogás, fabricado con Geomembrana de
polietileno Poly-Flex® LLDPE 40 mil
certificada de 1.00 mm de espesor, mismo que
realizará la fermentación de la materia orgánica
y almacenará el biogás producido por las
bacterias.
5. Salida del Reactor: Está conformada por un
tubo de PVC de 4” y un codo de 4” a 45°,
mismo donde el reactor ira vertiendo el Biol
producido de manera diaria.
6. Válvula dren de lodos: Consta de una válvula
de 2” ubicada en la parte inferior del reactor (a
ras de piso), por la cual se podrá liberar los
lodos acumulados por la ingesta del Biodigestor
a través del estiércol durante la vida útil del
equipo.
7. Recolector de Biofertilizante: Tiene la
función de recibir el biol producido por el
reactor con capacidad de 4,500 lts.
Sistema de Conducción del Biogás
A la salida del biodigestor se le acopla una tee
de inserción para la colocación del conducto de
biogás seguido de la trampa de agua, seguido de
una válvula hermética de cierre rápido,
posteriormente, la trampa de Ácido Sulfhídrico
(H2S) y finalmente una conducción que permite
que el biogás se transporte hacia la parrilla a
usarse, como se muestra en la siguiente figura
3.
Figura 3: Sistema de conducción de biogás
Fuente: Elaboración propia
La materia prima utilizada para un biodigestor
puede ser de cualquier tipo pero principal mente
de estiércol, en la tabla 1 se muestra la cantidad
de estiércol generado por cada tipo de animal.
Tabla 1. Kg de Estiércol fresco producido
Fuente: Empresa Grupo AIPIR
Biogás
El biogás en una mezcla de gases
principalmente metano CH4 entre el 50 % y
89% y dióxido de carbono CO2 una producción
de 30 % y 60 % respectivamente, el 3% de
otros gases como ácido sulfhídrico, nitrógeno,
oxigeno, vapor de agua los componentes
principales en % se muestran en la tabla 2.
Estos gases se producen mediante un proceso
de descomposición biológica de la materia
orgánica llamada fermentación anaeróbica
dentro de un dispositivo herméticamente
sellado las características del biogás se
muestran en la tabla 3.
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Tabla 2. Principales gases en porciento
Fuente: Montanaro, 2006.
Tabla 3. Características del biogás
Fuente: Moreno M. T., 2011 El biogás es utilizado para la sustitución de la
leña, y tanques de gas comerciales, en la tabla 4
se muestra el poder calorífico de 1 m3 de
biogás.
Tabla 4. Equivalencia de 1 m
3 de biogás respecto a
distintas fuentes caloríficas.
Fuente: Perkins, 2010) (M.Sc.)
Producción de Biogás
La tabla 5 muestran los niveles de producción
de biogás por cada tipo de materia orgánica.
Las cantidades son aproximadas, ya que puede
haber variación según las condiciones en las
que viven y crecen los animales y los cultivos.
Tabla 5. Producción de biogás por tipo de animal.
Fuente: Cofupro, 2013.
Factores de los que depende la producción
de biogás
Temperatura
El principio general es que la tasa de reacciones
químicas se incrementa con la temperatura
ambiente a menor temperatura menos
producción de biogás. La fermentación
anaeróbica está completamente relaciona con la
temperatura ya que las bacterias metanogénicas
que digieren la materia orgánica debe ser en un
rango de 30° C a 40 °C.
Valor de pH
Según Ojeda-Suárez, citado por Griffis 1980.
La situación respecto del valor de pH es similar
a la de la temperatura. Las bacterias
metanogénicas que participan en las etapas de
descomposición de la materia orgánica,
requieren diferentes valores de pH para un
crecimiento. El pH óptimo de las bacterias de
hidrólisis y que forman ácidos está en un rango
que va de pH 6.7 a pH 7.5.
Relación Carbono/Nitrógeno
El carbono/nitrógeno es la principal fuente de
alimentación de las bacterias metanogenicas ya
que el carbono es una fuente de energía y el
nitrógeno es utilizado para la formación de
nuevas células. Se considera una relación de
30:1 ya que las bacterias consumen 30 veces
más carbón que nitrógeno esta cantidad de
materia prima se calcula mediante la ecuación
1. (Moreno, 2011).
K = (1)
Dónde:
K = C/N de la mezcla de materias primas.
C = % de carbono orgánico contenido en cada
materia prima.
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N = % de nitrógeno orgánico contenido en cada
materia prima.
Q = Peso fresco de cada materia, expresado en
kilos o toneladas.
Tiempo de Retención de la Materia
Orgánica Este parámetro marca el tiempo del proceso de
digestión anaeróbica es decir el tiempo que
tarda la materia orgánica en degradarse la cual
aumente conforme el tiempo en el que
permanece dentro del biodigestor. Se
recomienda escoger el tiempo de retención
apropiado de acuerdo con la temperatura
promedio del sitio en el cual va a operar,
utilizando la relación generada, como se
muestra en la ecuación 2.
Dónde:
TR= Tiempo de retención en días
Ln= Logaritmo natural
T°C= Temperatura promedio en grados
centígrados del sitio donde se instalará el
biodigestor.
La tabla 6 se muestra la temperatura ambiente
frente al tiempo que tendrá que permanecer la
materia orgánica dentro del biodigestor, toma
un rango de temperatura ambiente de 10°c a
30°c.
Tabla 6. Variación del tiempo de retención frente a la
temperatura.
Fuente: Perkins, 2010
III. Metodologìa
Descripción del método
Para la realización de este proyecto se siguieron
los siguientes pasos:
Estudio del lugar.- Recabar los datos
necesarios para iniciar el proyecto.
Estudiar de la cantidad y tipo de ganado
en la granja.- Se hará el estudio de
población y tipo de animales con los
que cuenta en la granja para realizar el
dimensionamiento el biodigestor.
Monitorear la temperatura ambiente.-
Medir la temperatura ambiente del lugar
para determinar el rendimiento de
biodigestor.
Identificar tipo de suelo.- Identificar el
tipo suelo de la granja es decir si es:
arcilla, arena, barro o tierra.
Dimensionar.- Se harán los cálculos para
determinar las dimensiones y tipo de
biodigestor adecuado con las
condiciones del lugar.
Realizar presupuesto.- Realizar las
cotizaciones de todos los materiales,
accesorios y herramientas (se incluye
mano de obra y traslado).
Preparación del sitio.- Se hace el terraplén
o zanja para la base del biodigestor.
Instalación del biodigestor.- Se monta el
biodigestor en el lugar ya destinado y se
hace la instalación de la tubería.
IV. Parte experimental
Dimensionamiento del biodigestor
El primer paso para determinar el volumen
del biodigestor es determinar el número de
cabezas y tipo de ganado, el cual es
necesario para determinar la cantidad de
carga diaria que se tendrá el biodigestor, así
como también realizar un estudio de zona
(ver tabla 7) donde se determinan datos de
vital importancia como es el tipo de suelo, el
clima y la temperatura ambiente de la región,
que nos servirán para obtener el tiempo de
retención de la materia orgánica, también se
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debe hacer el estudio de consumo de los
combustibles fósiles en caso de que sean
usados y así compáralo con la cantidad de
producción que tendrá el biodigestor.
Tabla 7. Estudio de la zona
Fuente: Ixtenco, 2014-2017
En el lugar donde será instalado el
biodigestor se tiene una aportación de 39.36
Kg/día de estiércol, por lo que se obtienen 2
botes de 19 L. Por lo tanto la cantidad de
agua a añadir para diluir la mezcla será una
relación estiércol: agua de 1:2 es decir que si
se tiene dos botes de estiércol: 4 de agua, 38
x 2 = 76 L. Por lo que la carga de
alimentación se determina mediante la
ecuación 16:
(3)
El clima de la región es templado
subhúmedo con lluvias en verano, la
temperatura máxima promedio anual
registrada es de 23.3 grados centígrados, por
lo que el tiempo de retención será de 40 días
de acuerdo con la tabla 8.
Tabla 8. Datos para Dimensionar el Biodigestor
Fuente: Elaboración propia
Una vez calculado la carga diaria que se
verterá al biodigestor, el siguiente paso
consiste en determinar la forma y dimensión.
Para este caso la empresa AIPIR ya tiene los
volúmenes establecidos por lo que será un
biodigestor Bio – TH – 6 fabricado por la
empresa, como se observa en la tabla 9.
Tabla 9. Dimensiones del Biodigestor
Fuente: Elaboración propia
Ubicación del biodigestor Tipo Hongo
Según la norma NOM-003-SECRE-2002
apartado 7.1.2 la instalación debe ser en
lugares abiertos y protegidos contra daños
causados por agentes externos, como el
tránsito de personal, vehículos, inundaciones
entre otros. Al momento de elegir sonde se
va a colocar el biodigestor se necesitan
considerar los siguientes aspectos:
tubería de agua potable.
manto freático es
decir a profundidad donde brota el agua.
pedregoso, laja u otro, evitar colocar el
biodigestor sobre el mismo, por lo que se les
recomienda hacer una base (terraplén) con
arena fina.
iodigestor de 6 a 10 metros de
la vivienda, para evitar malos olores.
Armado del biodigestor
Paso 1: Prepara el lugar
Lo primero que hizo fue adecuar el terreno
en el que dispuso para colocar el biodigestor.
Para el Biodigestor de 6 metros cúbicos
necesitas contar con un área de 21 metros
cuadrados (7 metros de largo por 3 de ancho)
donde se colocarán los tres componentes del
equipo (alimentador, reactor y tina), como se
observa en la figura 4.
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Figura 4: Área del terreno
Fuente: Elaboración propia
Paso 2: Armado del alimentador
Para armar el alimentador se necesita la
malla electrosoldada de dos cuadros que
rodeara al alimentador de geomembrana y
que se apretó con los nudos galvanizados,
como se observa en la figura 5.
Figura 5. Alimentador finalizado
Fuente: Elaboración propia
Paso 3. Armado la tina de recoleción
El proceso de armado de la tina es similar al
del alimentador, se debe comenzar a
destender la tina de geomembrana y colocar
la malla electrosoldada de cinco cuadros
alrededor de esta, como se muestra en la
figura 6.
Figura 6. Tina terminada
Fuente: Elaboración propia
Paso 4: Armado del reactor
Para el caso del reactor es similar a la tina de
recolección, se comienzo con el desdoblado
del reactor y se colocó al redor la malla
electrosoldada de 7 cuadros, como se
muestra en la figura 7.
Figura 7. Armado del reactor
Fuente: Elaboración propia
Se finalizó montando la tina de recolección
de tal forma que cuando el biol salga del
reactor se introduzca en la tina, como se
observa en la figura 8.
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Figura 8. Montaje de la tina a la salida del reactor
Fuente: Elaboración propia
En la figura 9 se observa la instalación de la
parrilla.
Figura 9. Instalacion de la parrilla
Fuente: Elaboración propia
V. Resultados
Con la puesta en marcha del biodigestor tipo
hongo en la granja en San Juan mejorara la
calidad de vida de sus habitantes, por los
beneficios que trae consigo hacer uso de un
biodigestor, por ejemplo, la utilización de
estiércol de cerdo para no generar
enfermedades y plagas de insectos, como las
moscas, de igual forma la generación de biol
que se utilizará en los campos de cultivos de
los productores de la granja y como un extra
la generación de biogás.
Durante un periodo de 40 días después de
haber instalado el biodigestor y cumpliendo
con la carga inicial de estiércol: agua; 380 L:
760 L y 3, 500 L de agua sin cloro, se
inspecciono visualmente que el biodigestor no
tuviera ninguna fuga y que la arena colocada
como terraplén realmente hiciera de función
de controlar la humedad, se monitoreo el
correcto funcionamiento del biodigestor
tomando mediciones del pH del excremento,
biol y la temperatura del reactor.
Después de haberse cumplido el plazo de 40
días de retención de la materia orgánica se
procedió abrir la válvula de paso para verificar
la producción de biogas y empezar con la carga
diaria de estiércol: agua, por lo que se tomaron
mediciones durante 5 días obteniendo los
siguientes resultados como se muestran en la
tabla 10.
Tabla 10. Resultados obtenidos
Fuente: Elaboración propia
De los cálculos realizados se obtuvo que la
producción de biogás será de 1.94 m3 /día, al
hacer las pruebas prácticas de la quema del
biogás tardo aproximadamente una hora con
cincuenta minutos. La vida útil del biodigestor
es de 20 - 25 años con un mantenimiento de
cada 2 años, lo cual, desde el punto de vista de
la inversión, resulta bastante atractivo, es
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Dimensionamiento, instalación y puesta en marcha de un Biodigestor de la
Empresa Grupo AIPIR en la Granja de San Juan Ixtenco Tlaxcala. 2018
importante que el agua vertida en el rector no
sea clorada, ni excremento de animales que son
vacunados ya que matarían las bacterias
metanogénicas en el interior del biodigestor.
Dentro del biodigestor habita la bacteria
psycrófilas la cual produce metano a una
temperatura de 4ºC en los sedimentos de las
aguas, pero su eficiencia es mayor a
temperaturas entre 14 ºC y 20 ºC, ver tabla 11.
Tabla 11. Datos Técnicos
Fuente: Elaboración propia
En la gráfica 1, se observa el comportamiento
de la temperatura durante los 5 días en los
cuales hubo variaciones en el clima,
comprobando que si hay mayor temperatura en
el ambiente se genera una mayor producción de
biogás, ya que la temperatura dentro del reactor
acelera el proceso de descomposición.
Gráfica 1. Temperatura vs Tiempo de quema de biogás
Fuente: Elaboración propia
Retorno de inversión
La rentabilidad de inversión para un biodigestor
de 6m3 con un costo de $35,000 se ve reflejada
en el uso del biogás para la cocción de
alimentos y venta o uso de biol.
La generación de biogás diaria calculada en la
granja San Juan es de 1.94 m3/día con base a la
tabla 5 de equivalencia de 1 m3 de biogás
respecto al gas LP es de 0.45 k por lo tanto la
equivalencia en cantidad y precio queda
expresado en la tabla 12.
Tabla 12. Equivalencia entre el GLP y Biogás.
Fuente: Elaboración propia
El consumo alrededor de gas LP en la granja es
de un cilindro en un mes, tomando en cuenta
que el biogás sustituye al GLP por un año se
tendría una ganancia de $5,814 por lo tanto la
inversión se recuperara en 6 años con la
producción de biogás con una rentabilidad del
16.62%.
La generación diaria de biol por el reactor es de
80 L, al ser vendido este biol con un costo de
un $1 por litro, al año se tendría una ganancia
de $28,800 y la recuperación del costo total del sistema seria de 1 año y 3 meses con una
rentabilidad del 82.30 %.
Al hacer uso del biogás para la cocción de
alimentos y sustitución del GLP con un ahorro
de 4.84.5 de gas y vender el biol la
recuperación será en 1 año con una rentabilidad
de 98.90 %.
VI. Agradecimiento
A la Universidad Politécnica de Amozoc por el
“Apoyo a la Investigación Científica y
Desarrollo Tecnológico” y la empresa Empresa
Grupo AIPIR por apoyar a la realización del
proyecto.
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VII. Conclusiones
Se dimensiono, instalo y puso en marcha en la
Granja San Juan, un biodigestor tipo hongo de
6 m3 de la empresa Grupo AIPIR para la
producción de biogás, aplicando los principios
del biodigestor de flujo continuo.
El trabajo propuesto cumplió con el objetivo
del proyecto. El biodigestor se utiliza en una
zona rural mejorando la calidad de vida de los
habitantes de la granja, así como para las
personas que viven a los alrededores
reduciendo los malos olores que se producían al
no dar ningún tipo de tratamiento al estiércol;
evitando también enfermedades intestinales.
El tiempo de retención de la materia orgánica
dependerá del tipo de clima del lugar por
ejemplo si es cálido el tiempo será menor a que
si es un lugar frio ya que las bacterias
metanogenicas a mayor temperatura tienden a
reproducirse más rápido generando más biogás,
en este caso el clima de la región es templado
subhúmedo con una temperatura promedia
anual 23.3 °C por lo que el tiempo de retención
fue de 40 días.
La producción de biogás es aproximadamente
de 1.94 m3, el tiempo que tarda en quemarse
este combustible es alrededor de 1.30 a 1.50
horas, debido al tamaño del reactor. El gas
metano obtenido en el proceso de fermentación
abastece las necesidades de la granja San Juan
para la cocción de alimentos.
Como un extra el biol que se produce ayudará a
los productores a mejorar sus campos de cultivo
y generaran ganancias para ellos ya que el biol
también será vendido a otros productores.
Al hacer uso del biol y biogás el tiempo de
retorno de inversión es calculado de
aproximadamente de un año por lo que el
rendimiento de la inversión es de 98.90 %, en
caso de que el biol no fuese vendido y solo se
ocupe el biogás el retorno de inversión de
aproximadamente 6 años, teniendo un tiempo
restante de 19 a 20 año para explotar el
biodigestor.
El tiempo de instalación de un biodigestor sin
tomar en cuenta los días que se usan para hacer
el terraplén ya que depende mucho del lugar
donde va ser instalado el biodigestor por el tipo
de suelo por ejemplo si es rocoso se tiene que
limpiar lo más posible de piedras grandes.
Únicamente del montaje del reactor, tina de
carga y descarga, sistema de filtración,
colocación de poliducto y parrilla es de
aproximadamente 6 horas, es recomendable
trabajar bajo los rayos del sol para que el
material sea moldeable.
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